CN103645474B - 用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法，包括如下步骤：对检测目标进行扫描检测；确定一个观察方向，并且沿该观察方向选取多个观察位置，在每一个观察位置沿观察方向观察时形成一条视线；将所有的视线所在的平面建立为XY平面；建立XY平面内的采样点点阵；确定位于每一条视线上的采样点，并且通过一维插值运算获得位于每一条视线上的虚拟的采样点；拟合获得该条视线的灰度值曲线；将每一条视线的灰度值曲线的沿该视线方向的第一个峰值点作为该灰度值曲线的峰值点；得到该观察方向的二维图像。所述成像方法采用一维插值运算代替二维插值运算，使计算量明显降低。所述成像方法能够识别检测目标的不同表面，提高成像精度。

Description

用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法
技术领域
本发明涉及用于毫米波三维成像系统的成像技术领域，特别涉及一种用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法。
背景技术
毫米波三维成像系统通常包括天线、发射机和接收机。毫米波三维成像系统一般用于安检领域。使用时，毫米波三维成像系统向检测目标发射毫米波信号，照射到检测目标上的毫米波被检测目标反射，然后分别沿着水平方向和竖直方向对检测目标进行扫描，在三维空间的多个采样点接收被检测目标反射的毫米波信号。由检测目标反射的毫米波信号获得三维空间的所有的采样点的图像数据。每一个采样点的图像数据包括该采样点的X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值和灰度值四个参数，其中X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值用于表征该采样点在三维空间的位置，灰度值用于表征该采样点的灰度信息。为了显示方便，需要进一步将所有的采样点的图像数据转换为肉眼可视的二维图像，以供用户观察使用。
由于毫米波信号不能穿透检测目标例如金属物体和人体，所有的采样点的图像数据中，只有检测目标表面及其附件的采样点的图像数据对获得二维图像是有用的。如何从检测获得的所有的采样点的图像数据中提取出有用的采样点的图像数据，进而转换为肉眼可视的二维图像成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。换言之，本领域技术人员需要寻找一种有效的成像方法来解决该技术问题。
现有技术中，常见的用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法是，获得所有的采样点的图像数据之后，根据用户需要在三维空间选取观察平面，然后确定位于该观察平面内的采样点，再由该观察平面内的采样点的图像数据得到该观察平面的肉眼可视的二维图像。该种成像方法类似于医学领域的CT切面成像方法。该种成像方法的缺点是：用户通过一幅二维图像仅仅能获知检测目标在该观察平面内的信息，无法获知检测目标的整体信息。
现有技术中，用于毫米波三维成像系统的二维图像的另一种成像方法是，获得所有的采样点的图像数据之后，根据用户需要在三维空间确定一个观察方向，然后选取沿着该观察方向的若干个观察位置，在一个观察位置沿观察方向观察时形成一条视线，接下来确定位于该条视线上的所有的采样点，再通过比较获得位于该条视线上的灰度值最大的采样点，提取该灰度值最大的采样点的图像数据并将其作为与该条视线对应的采样点的图像数据，重复上述步骤获得与每一条视线对应的采样点的图像数据，最后由与每一条视线对应的采样点的图像数据得到该观察方向的肉眼可视的二维图像。如果用户需要得到任意观察方向的二维图像，该种成像方法需要进行二维插值运算。因此，该种成像方法存在以下缺点：
1.成像精度不高：由于分辨率的限制，该种成像方法获得的位于某一条视线上的灰度值最大的采样点往往与位于该条视线上的灰度值最大的实际的采样点存在偏差，且该种成像方法无法修正该偏差，从而导致成像的精度不高；
2.无法识别检测目标的不同表面：由于位于检测目标的不同表面上的采样点的灰度值都最大，该种成像方法无法区分某一个灰度值最大的采样点到底位于检测目标的哪个平面上，导致该种成像方法无法识别检测目标的不同表面；
3.计算量大：如果用户需要得到任意观察方向的二维图像，该种成像方法需要进行二维插值运算，二维插值运算的计算量很大，因此该种成像方法的计算量较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法。
本发明提供的用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法包括如下步骤：
利用毫米波三维成像系统对检测目标进行扫描检测，获得三维空间的所有的采样点的图像数据；
根据需要在三维空间确定一个观察方向，并且沿该观察方向选取多个观察位置，在每一个观察位置沿观察方向观察时形成一条视线；
将所有的视线所在的平面建立为XY平面；
根据XY平面内所有的采样点的三维坐标值建立XY平面内的采样点点阵；
确定位于每一条视线上的采样点，并且通过一维插值运算获得位于每一条视线上的虚拟的采样点以及每一个虚拟的采样点的图像数据；
由位于每一条视线上的所有的采样点的图像数据拟合获得该条视线的灰度值曲线；
将每一条视线的灰度值曲线的沿该视线方向的第一个峰值点作为该灰度值曲线的峰值点，并获得该灰度值曲线的峰值点的图像数据；
由所有视线的灰度值曲线的峰值点的图像数据得到该观察方向的二维图像。
优选地，每一个采样点的图像数据包括该采样点的三维坐标值和灰度值。
优选地，XY平面内的采样点点阵中，采样点均匀分布。
优选地，一维插值运算沿着X轴方向进行。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的成像方法采用一维插值运算代替二维插值运算，从而使计算量明显降低；
(2)本发明的成像方法通过拟合获得每一条视线的灰度值曲线，然后确定每一条视线的灰度值曲线的峰值点，从而避免了检测目标的不同表面显示在同一个二维图像中，因此本发明的成像方法能够识别检测目标的不同表面，同时提高成像精度。
附图说明
图1为本实施例提供的用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法的流程图；
图2为XYZ三维空间的采样点的示意图；
图3为观察方向、观察位置和视线的示意图；
图4为XY平面内的采样点点阵的示意图；
图5为一维插值运算后的XY平面内的采样点点阵的示意图；
图6为视线L1的灰度值曲线的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的发明内容作进一步的描述。
如图1所示，本实施例提供的用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法包括如下步骤：
S1：利用毫米波三维成像系统对检测目标进行扫描检测，获得三维空间的所有的采样点的图像数据；每一个采样点的图像数据包括该采样点的三维坐标值和灰度值；例如，XYZ三维空间的采样点P(x,y,z,r)的坐标值分别为x、y和z，其灰度值为r，如图2所示；
S2：根据需要在三维空间确定一个观察方向，并且沿该观察方向选取多个观察位置，在每一个观察位置沿观察方向观察时形成一条视线；例如，观察方向为与X坐标轴夹角为θ的方向，沿该观察方向选取观察位置分别为采样点P1处、采样点P2处、采样点P3处和采样点P4处；在采样点P1处沿观察方向观察时形成视线L1，在采样点P2处沿观察方向观察时形成视线L2；在采样点P3处沿观察方向观察时形成视线L3，在采样点P4处沿观察方向观察时形成视线L4，如图3所示；
S3：将所有的视线所在的平面建立为XY平面；
S4：根据XY平面内所有的采样点的三维坐标值建立XY平面内的采样点点阵；优选地，XY平面内的采样点点阵中，采样点均匀分布；例如，XY平面内的采样点点阵如图4所示；
S5：确定位于每一条视线上的采样点，并且通过一维插值运算获得位于每一条视线上的虚拟的采样点以及每一个虚拟的采样点的图像数据；例如，位于视线L1上的采样点为采样点P1和采样点P5，通过一维插值运算获得位于视线L1上的虚拟的采样点为采样点P6、采样点P7、采样点P8和采样点P9，如图5所示，图中空心点表示一维插值运算前的采样点，图中实心点表示一维插值运算获得的虚拟的采样点；优选地，一维插值运算沿着X轴方向进行；
S6：由位于每一条视线上的所有的采样点的图像数据拟合获得该条视线的灰度值曲线，例如，视线L1的灰度值曲线如图6所示；
S7：将每一条视线的灰度值曲线的沿该视线方向的第一个峰值点作为该灰度值曲线的峰值点，并获得该灰度值曲线的峰值点的图像数据；例如，视线L1的灰度值曲线的峰值点为采样点P7和采样点P9，其中采样点P7为视线L1的灰度值曲线的沿视线L1方向的第一个峰值点，故将采样点P7作为视线L1的灰度值曲线的峰值点；
S8：由所有视线的灰度值曲线的峰值点的图像数据得到该观察方向的二维图像，即XY平面内的二维图像。
本实施例的成像方法采用一维插值运算代替二维插值运算，从而使计算量明显降低；本实施例的成像方法通过拟合获得每一条视线的灰度值曲线，然后确定每一条视线的灰度值曲线的峰值点，从而避免了检测目标的不同表面显示在同一个二维图像中，因此本实施例的成像方法能够识别检测目标的不同表面，同时提高成像精度。
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法，其特征在于，该成像方法包括如下步骤：
利用毫米波三维成像系统对检测目标进行扫描检测，获得三维空间的所有的采样点的图像数据；
根据需要在三维空间确定一个观察方向，并且沿该观察方向选取多个观察位置，在每一个观察位置沿观察方向观察时形成一条视线；
将所有的视线所在的平面建立为XY平面；
根据XY平面内所有的采样点的三维坐标值建立XY平面内的采样点点阵；
确定位于每一条视线上的采样点，并且通过一维插值运算获得位于每一条视线上的虚拟的采样点以及每一个虚拟的采样点的图像数据；
由位于每一条视线上的所有的采样点的图像数据拟合获得该条视线的灰度值曲线；
将每一条视线的灰度值曲线的沿该视线方向的第一个峰值点作为该灰度值曲线的峰值点，并获得该灰度值曲线的峰值点的图像数据；
由所有视线的灰度值曲线的峰值点的图像数据得到该观察方向的二维图像。
2.根据权利要求1所述的用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法，其特征在于，对于所述步骤“利用毫米波三维成像系统对检测目标进行扫描检测，获得三维空间的所有的采样点的图像数据”，每一个采样点的图像数据包括该采样点的三维坐标值和灰度值。
3.根据权利要求1所述的用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法，其特征在于，XY平面内的采样点点阵中，采样点均匀分布。
4.根据权利要求1所述的用于毫米波三维成像系统的二维图像的成像方法，其特征在于，一维插值运算沿着X轴方向进行。
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